電梯轎廂和井道系統(tǒng)分析與設計【帶UG三維】【10張CAD圖紙+畢業(yè)論文】
36頁 8500字數(shù)+論文說明書【詳情如下】
個性化設計電梯裝配圖.dwg
卡槽.dwg
卡盤.dwg
固定件.dwg
流程框圖.dwg
滑塊.dwg
電梯轎廂UG三維圖.rar
電梯轎廂和井道系統(tǒng)分析與設計說明書.doc
電氣原理圖.dwg
軸.dwg
連接件.dwg
連桿.dwg
目錄
一、實訓任務書 3
二、任務分配 4
三、緒論 5
四、總體設計方案 5
五、電梯的機械結構部分 6
5.1、曳引電動機的選擇 6
5.2、聯(lián)軸器的計算與選用 6
5.3、配重塊的選擇 7
5.4、軸的選用及強度校核 7
5.5、軸承的選用及壽命計算 10
5.6、曳引鋼絲繩的計算選用及強度校核 11
5.7、導軌的選用 14
5.8、轎廂的結構設計 15
5.9、轎門和層門的結構設計 15
六、電梯控制系統(tǒng)的設計 16
6.1、控制系統(tǒng)的設計 17
6.2、軟件的設置 18
6.21、電梯流程圖 18
6.22、PLC的設計 18
七、程序調試 35
八、謝辭 36
九、參考文獻 37
一、實訓任務書
《電梯轎廂和井道系統(tǒng)分析與設計》任務書
專業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師
班級 學生姓名 學號
一、內容簡介
本設計以三層變頻曳引式垂直升降電梯為例，設計電梯轎廂部分和井道部分機械結構和控制系統(tǒng)，并通過實訓裝置進行調試練習。
二、任務要求：
(1)電梯載重50Kg，要求實現(xiàn)轎廂平層自動開關門，具有手動調試和自動運行功能；設計合理的人機界面和操作按鈕。
(2) 轎廂到指定樓層平層停止后，才能開門。開門后延時10秒后關門或者按關門按鈕后關門。具有開關門到位檢測功能，并能實現(xiàn)故障報警
(3)電梯運行速度為低速度電梯；
(4)控制系統(tǒng)采用西門子系列PLC；
(5)要求控制系統(tǒng)有仿真和調試。
三、任務內容：
（1）實訓設計說明書1份；
（2）機械結構三維模型圖（電子版），二維設計裝配圖1張及主要零件圖；
（3）控制系統(tǒng)原理圖1張；
（4）程序框圖及程序清單；
（5）演示視頻。
四、時間安排（16周-20周）
2016.12.12-2016.12.17 ：認識電梯，現(xiàn)場測繪，機械結構設計及強度的計算與校核，三維建模，繪制機械結構裝配圖、主要零件圖；
2016.12.18-2016.12.24：熟悉控制元件、控制流程，繪制電梯控制系統(tǒng)原理圖；
2016.12.25-2016.12.31：編寫PLC控制程序，編寫力控觸摸屏軟件；
2017.1.3-2017.1.6 ：仿真、調試程序；編寫設計說明書。
2017.1.7-2016.1.13：裝置調試運行，答辯。
三、緒論
電梯是集機電一體的復雜系統(tǒng)，不僅涉及機械傳動、電氣控制和土建等工程領域，還要考慮可靠性、舒適感和美學等問題。而對現(xiàn)代電梯而言，應具有高度的安全性。事實上，在電梯上已經(jīng)采用了多項安全保護措施。在設計電梯的時候，對機械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險系數(shù)。然而，只有電梯的制造，安裝調試、售后服務和維修保養(yǎng)都達到高質量，才能全面保證電梯的最終高質量。在國外，已“法規(guī)”實行電梯制造、安裝和維修一體化，實行由制造企業(yè)認可的、法規(guī)認證的專業(yè)安裝隊伍維修單位，承擔安裝調試、定期維修和輸查試驗，從而為電梯運行的可靠性和安全性提供了保證。因此，可以說乘坐電梯更安全。美國一家保險公司對電梯的安全性做過認真的調查和科學計算，其結論是：乘電梯比走樓梯安全5倍。據(jù)資料統(tǒng)計，在美國乘其他交通工具的人數(shù)每年約為80億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有540億人次之多。日前，由可編程序控制器(PLC）和微機組成的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用PLC控制的電梯可靠性高、維護方便、開發(fā)周期短，這種電梯運行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復雜的控制任務，己成為電梯控制的發(fā)展力向。
四、總體設計方案
本次設計的主要任務是設計出一個三層電梯模型，使之能達到設計要求。在本次設計中遵循的設計原則主要包括：系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟、合理、適用、減小設備成本。在此原則之上該設計主要分為電梯機械結構部分和電梯控制系統(tǒng)部分。
機械結構部分：
1.電梯模型的長寬高分別為880mm、500mm、1600mm，轎廂的長寬高分別為880mm、340mm、470mm，轎廂架采用4040鋁型材。
2.交流電機通過膜片聯(lián)軸器與軸相連接，軸通過軸承座固定在轎架上，通過交流電機的正反轉來使曳引鋼絲繩拉動轎廂沿導軌上下移動。
3.轎門和層門設計為聯(lián)動控制。
控制系統(tǒng)部分：由PLC進行控制，用渦流傳感器來檢測轎廂的實際位置并傳遞信號，用編碼器來控制交流電機的停轉，用繼電器來控制交流電機的正反轉的開始與停止，用繼電器來控制轎廂門的開和關
五、電梯的機械結構部分
5.1、曳引電動機的選擇
1、選用電動機類型
根據(jù)工作要求選用三相交流步進電動機，電壓為380V。
2、選擇電動機的容量。
電動機所需功率：
根據(jù)工作機的類型，取電動機效率
根據(jù)機械設計課程設計第十章中表10 – 2機械傳動和摩擦副的效率概略值，確定各部分效率為：聯(lián)軸器效率為，滾動軸承傳動效率（一對），代入得
假設電機軸所受的拉力約為1000N，速度為0.5m/s
所需電動機功率為
3、確定電動機轉速
綜合考慮學?，F(xiàn)有情況， 因此選用型號為SLPU – 5GU – 7.5K，其功率為7.5kw,額定轉速為1400r/min，可見完全符合前面計算出的電動機的所需功率和所需的電動機轉速。
5.2、聯(lián)軸器的計算與選用
1、類型選擇
考錄到電機轉矩的變化及載荷的影響，為隔離減震選用膜片聯(lián)軸器
2、計算轉矩
工作轉矩 T=9549Pk/n=9549*7.5/1400=51.15N.m
工作情況系數(shù)K=1.8
計算轉矩Tc=KT=1.8*51.15=92.08N.m
3、型號選擇
由機械設計手冊查得型號5-C68膜片聯(lián)軸器，最大扭矩110N.m，許用最大轉速為10000r/min，軸頸在14mm~24mm。因為一般聯(lián)軸器可不必進行強度計算，故選用。
5.3、配重塊的選擇
七、程序調試
在調試之前首先對PLC外部接線作仔細檢查，這一個環(huán)節(jié)很重要。外部接線一定要準確無誤。也可以用事先編寫好的試驗程序對外部接線做掃描通電檢查來查找接線故障。不過，為了安全考慮，最好將主電路斷開。當確認接線無誤后再連接主電路，將模擬調試好的程序送入用戶存儲器進行調試，直到各部分的功能都正常，并能協(xié)調一致地完成整體的控制功能為止。
程序的現(xiàn)場調試
完成上述的工作后，將PLC安裝在控制現(xiàn)場進行聯(lián)機總調試，在調試過程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設計中的問題，應對出現(xiàn)的問題及時加以解決。如果調試達不到指標要求，則對相應硬件和軟件部分作適當調整，通常只需要修改程序就可能達到調整的目的。全部調試通過后，經(jīng)過一段時間的考驗，系統(tǒng)就可以投入實際的運行了。
該設計采用的是現(xiàn)場調試，現(xiàn)場調試視頻見遞交的附件
八、謝辭
本次個性化教育的題目為《電梯轎廂和井道系統(tǒng)分析與設計》 ，個性化教育一共持續(xù)了五周，在本次個性化教育過程中，我不僅得到了各位同學的熱心幫助，更是受到老師的悉心指導。
在這五周中，同學們互相幫助，交流協(xié)商，齊心合力地進行分析與設計，雖然每個人負責的部分有所差別，但并不是每個人各自為政，而是竭盡所能的為同組的同學出謀劃策，爭取早日完成個性化教育規(guī)定的任務，感謝各位同學，正是因為同學們的責任心，個性化教育任務才能順利完成。
雖然同學們各盡所能，但由于同學們知識有限，視野不夠廣闊，在個性化教育中，我們依舊還是遇到了各種各樣的問題，在面對這些問題時，我們經(jīng)常感到手足無措，對于這些問題該怎么解決，根本無從下手，幸虧有老師的悉心指導，在個性化教育過程中，老師給與我們許多支持和幫助，不僅為我們答疑解惑，而且?guī)臀覀兘鉀Q了各種技術上和實際中所遇到的難題。由于老師的指導和幫助，我們不僅豐富了自己的機械專業(yè)知識，而且開闊了自己的視野。
最后在此，我對指導老師和同組同學致以真誠的感謝，正是由于你們的支持、指導及幫助，才能順利完成這次電梯運行及監(jiān)控的個性化教育
九、參考文獻
[1] 謝江，婁晨輝，李蘭．機械設計[M].北京：國防工業(yè)出版社
[2] 金清肅.機械設計課程設計[M]．華中科技大學出版社
[3] 電梯制造與安裝安全規(guī)范GB 7588-1995
[4] 電梯制造與安裝安全規(guī)范GB 7588-2003
[5] 梁建術，李欣業(yè)等.材料力學[M]．北京:中國鐵道出版社.2013
[6] 高雪強.機械制圖[M].機械工業(yè)出版社
[7] 電梯用鋼絲繩GB8903-2005
[8] 胡仁喜.UG NX9.0中文版機械設計從入門到精通.機械工業(yè)出版社
[9] 韓雪濤.PLC技術快速入門.機械工業(yè)出版社
[10] 祖海英、閆月娟、孟碧霞、溫后珍.UG NX8.0 CAD/CAM技術基礎與實例教程.中國石化出版社
1 學生個性化教育實訓報告 題 目： 《電梯轎廂和井道系統(tǒng)分析與設計》 學生姓名： 學 號： 專業(yè)班級： 指導教師： 日 期： 2 目錄 一、實訓任務書 ............................................................................................................................... 3 二、任務分配 ...................................................................................................未定義書簽。 三、緒論 ........................................................................................................................................... 4 四、總體設計方案 ........................................................................................................................... 4 五、電梯的機械結構部分 ............................................................................................................... 5 引電動機的選擇 .......................................................................................................... 5 軸器的計算與選用 ...................................................................................................... 5 重塊 的選擇 .................................................................................................................. 6 的選用及強度校核 ...................................................................................................... 6 承的選用及壽命計算 .................................................................................................. 9 引鋼絲繩的計算選用及強度校核 ............................................................................ 10 軌的選用 .................................................................................................................... 13 廂的結構設計 ............................................................................................................ 14 門和層門的結構設計 ................................................................................................ 14 六、電梯控制系統(tǒng)的設計 ............................................................................................................. 15 制系統(tǒng)的設計 ............................................................................................................ 16 件的設置 .................................................................................................................... 17 梯流程圖 .......................................................................................................... 17 設計 ........................................................................................................... 17 七、程序調試 ................................................................................................................................. 34 八、謝辭 ......................................................................................................................................... 35 九、參考文獻 ................................................................................................................................. 36 3 一、實訓任務書 《電梯轎廂和井道系統(tǒng)分析與設計》任務書 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 班級 學生姓名 學號 一、內容簡介 本設計以三層變頻曳引式垂直升降電梯為例，設計電梯轎廂部分和井道部分機械結構和控制系統(tǒng)，并通過實訓裝置進行調試練習。 二、任務要求： (1)電梯載重 50求 實現(xiàn)轎廂平層自動開關門，具有手動調試和自動運行功能；設計合理的人機界面和操作按鈕。 (2) 轎廂到指定樓層平層停止后，才能開門。開門后延時 10 秒后關門或者按關門按鈕后關門。具有開關門到位檢測功能，并能實現(xiàn)故障報警。 (3)電梯運行速度為低速度電梯； (4)控制系統(tǒng)采用西門子系列 (5)要求控制系統(tǒng)有仿真和調試。 三、 任務內容： （ 1）實訓設計說明書 1份； （ 2）機械結構三維模型圖（電子版），二維設計裝配圖 1張及主要零件圖； （ 3）控制系統(tǒng)原理圖 1張； （ 4）程序框圖及程序清單； （ 5）演示視頻。 四 、 時間安排（ 16周 認識電梯，現(xiàn)場測繪， 機械結構設計及強度的計算與校核，三維建模， 繪制機械結構裝配圖、主要零件圖； 悉控制元件、控制流程，繪制電梯控制系統(tǒng)原理圖； 寫 寫力控觸摸屏軟件； ：仿真、調試程序；編寫設計說明書。 置調試運行，答辯。 4 三、緒論 電梯是集機 電一體的復雜系統(tǒng)，不僅涉及機械傳動、電氣控制和土建等工程領域，還要考慮可靠性、舒適感和美學等問題。而對現(xiàn)代電梯而言，應具有高度的安全性。事實上，在電梯上已經(jīng)采用了多項安全保護措施。在設計電梯的時候，對機械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險系數(shù)。然而，只有電梯的制造，安裝調試、售后服務和維修保養(yǎng)都達到高質量，才能全面保證電梯的最終高質量。在國外，已“法規(guī)”實行電梯制造、安裝和維修一體化，實行由制造企業(yè)認可的、法規(guī)認證的專業(yè)安裝隊伍維修單位，承擔安裝調試、定期維修和輸查試驗，從而為電梯運行的可靠性和安 全性提供了保證。因此，可以說乘坐電梯更安全。美國一家保險公司對電梯的安全性做過認真的調查和科學計算，其結論是：乘電梯比走樓梯安全 5倍。據(jù)資料統(tǒng)計，在美國乘其他交通工具的人數(shù)每年約為 80 億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有 540 億人次之多。日前，由可編程序控制器 (微機組成的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用 護方便、開發(fā)周期短，這種電梯運行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復雜的控制任務，己成為電梯控制的發(fā)展力向。 四、總體設計方案 本次設計的主要任務是設計 出一個三層電梯模型，使之能達到設計要求。在本次設計中遵循的設計原則主要包括：系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟、合理、適用、減小設備成本。在此原則之上該設計主要分為電梯機械結構部分和電梯控制系統(tǒng)部分。 機械結構部分： 805001600廂的長寬高分別為880340470廂架采用 4040鋁型材。 通過軸承座固定在轎架上，通過交流電機的正反轉來使曳引鋼絲繩拉動轎廂沿導軌上下移動。 5 控制系統(tǒng)部分：由 渦流傳感器來檢測轎廂的實際位置并傳遞信號，用編碼器來控制交流電機的停轉，用繼電器來控制交流電機的正反轉的開始與停止，用繼電器來控制轎廂門的開和關 五、電梯的機械結構部分 引電動機的選擇 1、選用電動機類型 根據(jù)工作要求選用三相交流步進電動機，電壓為 380V。 2、選擇電動機的容量。 電動機所需功率： 根據(jù)工作機的類型，取電動機效率 根據(jù)機械設計課程設計第十章中表 10 – 2 機械傳動和摩擦 副的效率概略值，確定各部分效率為：聯(lián)軸器效率為，滾動軸承傳動效率（一對），代入得 假設電機軸所受的拉力約為 1000N，速度為 s 所需電動機功率為 3、確定電動機轉速 綜合考慮學?，F(xiàn)有情況， 因此選用型號為 5 功率為 定轉速為 1400r/見完全符合前面計算出的電動機的所需功率和所需的電動機轉速。 軸器的計算與選用 1、類型選擇 考錄到電機轉矩的變化及載荷的影響，為隔離減震選用膜片聯(lián)軸器 2、計算轉矩 6 工作轉矩 T=9549Pk/n=9549*400=作情況系數(shù) K=算轉矩 T=、型號選擇 由機械設計手冊查得型號 5片聯(lián)軸器，最大扭矩 用最大轉速為 10000r/頸在 144為一般聯(lián)軸器可不必進行強度計算，故選用。 重塊的選擇 這個要看電梯的速度，載重，和對重塊的數(shù)量，還有電梯的差 動平衡 系數(shù)。一般廠家是按標配給電梯 配了 配重塊 的。公式如下 對重塊的重量 =轎廂的自重 +電梯平衡系數(shù) *額定載重量 由實物圖可知配重塊大約為 20 的選用及強度校核 1、初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 40質處理，根據(jù)機械設計手冊查得 C=85，于是得 d=C 所以選軸的直徑為 15為軸與聯(lián)軸器相連接，所以聯(lián)軸器的孔徑為15 2、求軸上的載荷 首先根據(jù)電梯上軸的結構圖做出軸的計算簡圖（圖一） 產(chǎn)生的拉力，使軸在鉛錘面產(chǎn)生彎曲變形，載重為50廂自重約為 5產(chǎn)生的拉力 50N。 軸在水平面產(chǎn)生彎曲變形，由實物圖可知，配重是由四塊 34的密度 配重的重量 M=34*5*4*，因配重上開有槽，故取 M=207 以 00N。 M 為電動機輸出的轉矩，由公式 549Pk/n，由電機參數(shù)可知 n=1400r/入公式得 動效率η =截面法可知 根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖一），其中（ b）為扭矩圖，（ c）為軸在鉛錘面的受力簡圖和彎矩圖，（ d）為軸在水平面的受力簡圖和彎矩圖。 3、判斷危險界面 由彎矩圖和扭矩圖可知，危險界面肯定為 C、 D 兩截面之一，在 C 截面，其合成彎矩 在 D 截面上，其合成彎矩 故危險截面為 8 現(xiàn)將計算出的截面 C、 H、 值列于下表 表一：截面 C、 D 處的 M 值匯總表 載荷 水平面 鉛錘面 支反力 44N、 06N 彎矩 M m m 彎矩 2 扭矩 T =、按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（如危險界面 C）的強度。根據(jù)公式及上表中的數(shù)據(jù)，由軸是雙向旋轉，按兩班制工作，得其扭轉剪應力為脈動循環(huán)變應力，取 α =軸的計算應力為 σ 中 W=Π /32， d=已選定軸的材料為 40制處理，由設計手冊查得 [σ 142此 σ 表 13— 6 插值法查出 X=Y= 13 – 6 徑向載荷系數(shù) X 和軸向載荷系數(shù) Y 軸承類型 相對軸向載荷 or e r>e r
收藏